حرحرکیاتی درجہ حرارت یا مطلق درجہ حرارت

حرحرکیاتی درجہ حرارت ایک مقدار ہے جسے حرحرکیات میں حرکی نظریہ یا شماریاتی میکانکس سے الگ متعین کیا گیا ہے۔

تاریخی طور پر، مطلق (حرحرکیاتی) درجہ حرارت کی تعریف لارڈ کیلون نے حرحرکیاتی کام اور حرارت کی منتقلی کے درمیان میکروسکوپک تعلق کے لحاظ سے کی تھی جیسا کہ حرحرکیات میں بیان کیا گیا ہے، لیکن کیلون (درجہ حرارت) کو 2019 میں بین الاقوامی معاہدے کے ذریعے مظاہر کے لحاظ سے نئے سرے سے بیان کیا گیا جسے اب خوردبینی ذرات، جیسے ایٹم، مالیکیولز اور الیکٹران، کی آزاد حرکت کی حرکی توانائی کے مظاہر کے طور پر سمجھا جاتا ہے۔ تھرموڈینامک نقطہ نظر سے، تاریخی وجوہات کی بنا پر، اس کی وضاحت اور پیمائش کیسے کی جاتی ہے، اس خوردبینی حرکی تعریف کو "سادہ" درجہ حرارت کے طور پر شمار کیا جاتا ہے۔ اسے اسلیت اپنالیا گیا کیونکہ عملی طور پر اس کی پیمائش کیلون کے حرحرکی درجہ حرارت سے زیادہ درست طریقے سے کی جا سکتی ہے۔

تھرموڈینامکس کے تیسرے قانون کو سمجھنے کے لیے حرحرکیات کا صفر درجہ حرارت جاننا خاص اہمیت کا حامل ہے۔ روایتی طور پر، یہ درجہ حرارت کے کیلون پیمانے پر رپورٹ کیا جاتا ہے جس میں پیمائش کی اکائی کیلون (اکائی علامت: K) ہے۔ مقابلے کے لیے، 295 ڈگری کیلون درجہ حرارت  21.85 ڈگری سینٹی گریڈ   اور 71.33 ڈگری فارن ہائیٹ کے برابر ہے۔  

جائزہ

تھرموڈینامک درجہ حرارت، جو SI درجہ حرارت سے الگ ہے، ایک میکروسکوپک کارنو سائیکل کے لحاظ سے بیان کیا گیا ہے۔ تھرموڈینامکس میں تھرموڈینامک درجہ حرارت اہمیت کا حامل ہے کیونکہ اس کی تعریف خالصتاً تھرموڈینامک اصطلاحات میں کی گئی ہے۔ SI درجہ حرارت تصوراتی طور پر تھرموڈینامک درجہ حرارت سے بہت مختلف ہے۔ تھرموڈینامک درجہ حرارت کی، خوردبینی ذرات جیسے ایٹموں، مالیکیولز اور الیکٹرانوں کے بارے میں علم، سے پہلے تاریخی طور پر خاص طور سے تعریف کی گئی تھی۔

اکائیوں کا بین الاقوامی نظام (SI) درجہ حرارت کی پیمائش کے لیے بین الاقوامی مطلق پیمانہ اور پیمائش کی اکائی کیلون (اکائی علامت: K) پیمانے کے ساتھ مخصوص اقدار کے لیے متعین کرتا ہے۔ درج ذیل مثال کے استعمال کے مطابق درجہ حرارت کے وقفوں (دو درجہ حرارت کے درمیان ایک وقفہ یا فرق) کی نشان دہی کرنے کے لیے بھی کیلون استعمال کیا جاتا ہے: "60/40 ٹن/لیڈ سولڈر غیر گداختی ہوتا ہے اور 5 کیلونز کی حد تک پلاسٹک ہوتا ہے کیونکہ یہ مضبوط ہوتا ہے۔ " ایک ڈگری سیلسیس کا درجہ حرارت کا وقفہ ایک کیلون کے برابر ہے۔

کیلون کی مقدار کو 2019 میں تھرموڈینامک درجہ حرارت کے تحت طبیعی خاصیت کے سلسلے میں دوبارہ بیان کیا گیا تھا: آزاد جوہروں کی ذراتی حرکت کی حرکی توانائی۔ نئی تعریف نے بولٹزمین کانسٹینٹ کو ٹھیک ٹھیک 1.380649x10^-23 جولز فی کیلون (J/K) پر طے کیا۔[1]

مائکروسکوپک خصوصیات جو مادے کو درجہ حرارت کے ساتھ جوڑتی ہیں انھیں گیس کے مثالی قانون کی جانچ کر کے آسانی سے سمجھا جا سکتا ہے، جو بولٹزمین کانسٹینٹ کے مطابق، کس طرح حرارت کی توانائی بعض گیسوں کے دباؤ اور درجہ حرارت میں واضح تبدیلیوں کا سبب بنتی ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ ہیلیم اور آرگن جیسی یک جوہری گیسیں حرکیاتی طور پر بالکل لچکدار اور گول بلیئرڈ گیندوں کی طرح حرکت کرتی ہیں جو مادے میں رونما ہونے والی ممکنہ حرکات کے صرف ایک مخصوص ذیلی سیٹ میں حرکت کرتی ہیں: جو آزادی کی تین ترجمہی ڈگریوں پر مشتمل ہوتی ہے۔ آزادی کے ترجمہی درجات 3D اسپیس کے Y،Xاور Z محوروں کے ساتھ بلیئرڈ گیند کی طرح کی جانے والی حرکتیں ہیں۔ یہی وجہ ہے کہ تمام نوبل گیسوں میں فی ایٹم کی ایک ہی مخصوص حرارت کی گنجائش ہے اور یہ مقدار تمام گیسوں میں سب سے کم ہوتی ہے۔

مالیکیولز (دو یا دو سے زیادہ کیمیائی طور پر پابند ایٹم)، تاہم، ان کی اپنی اندرونی ساخت بھی ہوتی ہے اور اس لیے ان کی آزادی کی اضافی اندرونی ڈگری ہوتی ہے، جس کی وجہ سے مالیکیولی گیسیں یک جوہری گیسوں کے مقابلے میں درجہ حرارت میں اضافے کی کسی بھی مقدار کے لیے زیادہ حرارت کی توانائی جذب کرتی ہیں۔ حرارت کی توانائی آزادی کی تمام دستیاب ڈگریوں میں پیدا ہوتی ہے۔ یہ مساوات کے نظریہ کے مطابق ہے، لہذا آزادی کی تمام دستیاب داخلی ڈگریوں کا درجہ حرارت ان کی آزادی کی تین بیرونی ڈگریوں کے برابر ہے۔ تاہم، وہ خاصیت جو تمام گیسوں کو ان کا دباؤ دیتی ہے، جو گیس کے ذرات کے پیچھے ہٹنے سے پیدا ہونے والے کنٹینر پر فی یونٹ رقبہ خالص قوت ہے، آزادانہ طور پر حرکت کرنے والے ایٹموں اور مالیکیولز کی تین آزادی کی ڈگریوں میں پیدا ہونے والی حرکی توانائی کا کام ہے۔ [2]

بولٹزمین مستقل کو ایک مخصوص قدر کے ساتھ طے کرنا ، SI درجہ حرارت، کیلون کے یونٹ وقفہ کی شدت کو، جو نوبل گیسوں کے اوسط حرکیاتی رویے کے لحاظ سے تھا، درست طور پر قائم کرنے کے اثر کی وجہ سے تھا ۔ مزید برآں، تھرموڈینامک درجہ حرارت کے پیمانے کا نقطہ آغاز یعنی مطلق صفر کی اس نقطہ کے طور پر دوبارہ تصدیق کی گئی جس پر نمونے میں صفر اوسط حرکی توانائی باقی رہتی ہے۔ اور باقی رہ جانے والی ذراتی حرکت صرف صفر پوائنٹ توانائی کی وجہ سے بے ترتیب تھرتھراہٹ پر مشتمل ہے۔

حوالہ جات

1. CODATA Value: Boltzmann constant. The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. National Institute of Standards and Technology.
2. ^ Georgia State University, HyperPhysics Project, "Equipartition of Energy"